未來陶瓷磚生產有望使用3D打印技術

近十年來，陶瓷磚生產工藝及設備不斷推陳出新，從絲網印花到輥筒印花，再到今天較為普遍的噴印印花，從單管布料到多管布料，同時也催生了大理石瓷磚、木紋磚新產品的出現，也間接降低了仿古磚生產成本使之普及大眾消費市場。

按打印技術最新現狀來看，3D打印有望逐步普及并降低成本，未來陶瓷磚有望在10年內采用3D打印技術進行批量生產。以陶瓷企業使用生產設備總量計，3D打印設備廠商勢必不會放棄這一巨大市場。近日“中國建材報”發表題為《陶瓷3D打印市場發展潛力巨大》文章，請看全文：

據知名市場研究公司MARKETS AND MARKETS(M&M)發布的一份調查報告顯示，3D打印陶瓷市場的全球規模有望從2016年的2780萬美元增長至2021年的1.315億美元，期間的復合年增長率(CAGR)將高達29.6%。該報告還顯示，截至目前，3D打印陶瓷市場份額最大的地區仍是北美，并有望繼續領跑；歐洲其次，而亞太地區則有望后來居上，在未來5年里坐擁全球最高的增長率。主要包含3D打印用陶瓷粉末材料市場、3D打印陶瓷產品市場和相關設備、技術市場等的陶瓷3D打印市場，發展潛力巨大。

　　陶瓷的應用領域非常廣泛，涵蓋科研、醫療、工業、建筑及首飾等，尤其是具有許多有利性能的高級陶瓷材料更是航空航天及國防等領域需要的材料，而3D打印的陶瓷產品能保證良好的表面質量及各種良好性能。近日，科技部發布的《“十三五”先進制造技術領域科技創新專項規劃》指出，強化制造核心基礎件和智能制造關鍵基礎技術，在增材制造、激光制造等領域掌握一批具有自主知識產權的核心關鍵技術與裝備產品，形成以互聯網為代表的信息技術與制造業深度融合的創新發展模式，促進制造業創新發展，以推進智能制造為方向，強化制造基礎能力，提高綜合集成水平，促進產業轉型升級，實現制造業由大變強的跨越。

　　應用領域不斷拓展

　　陶瓷3D打印技術是以激光固化成型為基礎的快速制造技術。專用的打印材料是由光敏樹脂和陶瓷粉末混合而成，UV激光作用在打印材料上會引發內部的交聯作用固化成型，然后逐層打印成型。成型的坯體經過熱脫脂及高溫燒結過程，形成相對密度接近100%的高強度產品，所制備的陶瓷產品的物理化學性能已經能媲美常規的注射成型或干壓成型的陶瓷產品。陶瓷是一種傳統的無機材料，已經有上千年的歷史。但是對于3D打印領域來說，卻是一個新興的材料，由于材料本身的特點，在3D打印陶瓷材料上持觀望態度的企業居多，但隨著客戶對產品需求量的不斷增加，各公司也在不斷調整相關策略，積極拓展3D打印陶瓷的應用領域。

　　法國3DCERAM公司整合了陶瓷3D打印技術的所有技術環節，成為世界上在陶瓷3D打印領域內唯一的集材料研發、設備制造和技術服務于一身的公司。早在十多年前，公司決定使用3D打印立體光固化技術（SLA）生產功能陶瓷。2005年，3DCERAM公司與利摩日大學Brie du CHU教授一起合作推出了3D打印陶瓷植入物。為適應不斷變化的市場，公司向市場推出了首臺工業級大幅面陶瓷3D打印機——CERAMAKER，分享陶瓷打印的獨特經驗和專業知識，同時公司的3DMIX系列打印材料的材質也在不斷的豐富，從最開始的羥基磷灰石（HAP）、磷酸三鈣（TCP）到氧化鋁（Al2O3）、氧化鋯（ZrO2），以及未來還將推出的非氧化物陶瓷。近日，公司推出了小型陶瓷3D打印機Ceramaker 100。在推出小型機器之后，3DCERAM公司還將為想要構建較大部件的公司提供打印設備。

　　3DCERAM公司通過自己的努力，攻克技術及其他方面的困難，實現通過3D打印出的陶瓷產品性能媲美其他制造方法，真正的應用到各個行業。截至目前，公司已與工業、航空、珠寶及鐘表等諸多不同領域的客戶建立了良好的合作關系，為其打印陶瓷樣品。

　　哈佛研究團隊近日在陶瓷3D打印材料方面有了新進展，哈佛科學家受玻璃特性的啟發，開發出一種完全不同的陶瓷成型工藝，這該種工藝使用了Lewis Lab的3D打印陶瓷泡沫油墨，可以使用于醫療、建筑等行業。據悉，該團隊研發的這種3D打印陶瓷泡沫油墨和傳統的陶瓷材料的重量和密度特性有很大的區別，能夠制作出高硬度但非常輕的部件，而且可隨機調節各部分的微觀結構和孔隙率大小。該材料由氧化鋁顆粒、空氣和水組成，可以用于3D打印感溫壁、組織支架和輕質結構。墨水固化后裔，包含著空氣的陶瓷結構會呈現出不同的長度尺寸。這種特性會很大程度上提高陶瓷材料在其他行業領域的應用，并且克服了陶瓷在一些性能上的不足。

　　根據MARKETS AND MARKETS(M&M)的調查報告，3D打印陶瓷市場目前最大的客戶群來自航空航天和國防行業，因為它們均對陶瓷制品有大量需求；其次是健康醫療領域。在這個領域中，陶瓷多被用于制造醫療產品，比如假牙、手術器械、假肢、植入物，以及組織工程產品，因為它具有十分優異的生物兼容性。隨著工藝的不斷創新，3D打印陶瓷的應用領域必將更加廣泛。

　　發展瓶頸逐漸突破

　　相關數據顯示，國內從事3D打印的企業接近200家，70%集中在桌面打印領域，而從事工業打印機生產和研發的企業有四五十家，從事金屬打印的企業有三十家，從事生物打印的企業大概接近十家，從事材料打印的企業大概有二三十家。雖然在企業數量上，我國已經可以媲美國外企業，但是在綜合實力方面，仍有很大的差距。

　　表征為既不是有機材料也不是金屬材料的陶瓷對于各種結構和建筑應用均具有優異的性能：良好的耐熱性，以及各種性能，例如彈性、塑性、拉伸強度、抗壓強度及剪切強度等。3D打印陶瓷能省去傳統手工塑型制模的整個過程，以更小的精度，完成傳統陶瓷工業無法實現的三維結構，具有成型速度快，可打印復雜部件及個性化產品成本低等優點，且性能穩定，具有無菌等特點，可用于制備光線連接器用的陶瓷插針、電子陶瓷器件、多空陶瓷過濾件、陶瓷牙齒等尺寸小、形狀復雜、精度高的產品。然而，陶瓷3D打印機因其精度高、技術難點多，一直鮮有國內的3D打印企業敢涉足研發，但如果從國外進口一臺陶瓷3D打印機售價高達幾百萬元，這成為阻礙我國3D打印陶瓷市場發展的主要瓶頸。

　　浙江迅實科技有限公司投入上千萬元研發資金，進行立項和調研，并通過由30人組成的研發團隊，日夜攻克技術難題，成功研發了3D打印機的升級版——陶瓷3D打印機，填補了國內陶瓷3D打印機的空白。迅實科技自主研發的陶瓷3D打印機花費兩個多小時，打印出第一個有40%陶瓷固含量的硬幣大小的陶瓷齒輪工件。緊接著，迅實科技又不斷在提高陶瓷固含量、陶瓷燒結等技術上突破，并申請了多件專利。

　　陶瓷3D打印機的研發成功，不僅大大提高原有3D打印機的附加值，也將改變陶瓷3D打印機被國外壟斷的局面，讓國內外專家刮目相看，廣州工業大學陶瓷3D打印專家、國家“千人計劃”入選者伍尙華教授更是豎起了大拇指，并與迅實科技聯合開展陶瓷3D打印耗材的產學研合作。迅實科技表示，陶瓷打印的市場前景十分廣闊，迅實科技將繼續在技術及其他方面進行突破，希望通過陶瓷3D打印機，更多地拓展到航天、軍工、機械等領域。

　　多年來，我國在氮化硅陶瓷、氮化硅陶瓷合金釬焊料方面開展了大量研究，所制備的部件已得到廣泛應用。近日，山東工業陶瓷研究設計院有限公司承擔的山東省國際科技合作項目“3D打印成型功能梯度陶瓷技術聯合開發”項目，在此基礎上調整材料體系、外加劑和3D打印設備軟硬件系統等，完成3D打印陶瓷、陶瓷-金屬成型技術研究，以形成復雜結構功能梯度結構部件的制備能力。

　　據悉，該項目通過國際合作，解決了陶瓷3D打印成型用樹脂選型、陶瓷粉體在樹脂中的分散和穩定性等問題；攻克了高固相含量、低粘度光固化陶瓷料漿制備關鍵技術；開發了光固化陶瓷無模成型原理樣機；驗證了陶瓷3D打印成型工藝路線，為陶瓷材料的3D打印成型提供了理論指導和技術儲備。使我國在復雜精密陶瓷部件的整體研究水平處于國內先進，部分領先，推動高附加值的陶瓷精密制造，帶動傳統材料產業的轉型升級，具有重要的社會經濟效益。

　　相關人士表示，3D打印陶瓷市場發展前景廣闊，但原創技術不夠、產業規模小、產業鏈不夠健全等因素制約了國內3D打印陶瓷市場的進一步發展。除此之外，專業人才培養問題也不容忽視。3D產業的發展需要政府牽線、引導，單靠一家公司的研發是做不成規模的。

報道引用原文來自：中國建材報

中國建材報微信二維碼